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摘要： 本文叙述了万州电厂锅炉补给水车间现场总线控制系统的结构和配置，并根据万州电厂设计、安装、调试过程中经历的实际情况，提出现场总线系统在实施过程中要注意的相关工作，并就有关问题提出处理意见。
关键词：火电厂；现场总线控制系统；结构配置；问题及处理
一、万州电厂控制系统概况
全厂采用主辅一体化分散控制系统，均采用ABB Symphony Plus分散控制系统(DCS)，在集中控制室实现全厂一点监控。
主厂房和辅助车间均全面采用现场总线技术，选用Profibus现场总线协议，总线网络结构基本为Profibus DP+PA混合连接模式。
二、锅炉补给水系统现场总线系统
2.1 锅炉补给水系统现场总线设备范围
锅炉补给水系统仪表控制设备采用现场总线设备的比例达到60%，总线设备统计表如下：
2.2 控制系统网络结构
ABB Symphony Plus分散控制系统的HPC800控制器（CPU单元），通过两台交换机PN800与分散控制系统上层网络冗余连接，从而使上位机能够进行系统组态和操作、控制。HPC800控制器又通过通信总线HN800与PROFIBUS DP主站控制模块PDP800冗余连接。每对控制器（站）既可配置PROFIBUS现场总线接口，连接现场总线设备；又能配置常规硬接线I/O，连接常规仪表，有较强现场仪表设备兼容性和适应性。下图为控制系统网络结构图。
2.3 锅炉补给水系统总线控制系统配置
2.3.1锅炉补给水控制系统配置
锅炉补给水控制系统配置2对HPC800 CPU控制器（CPU单元），下挂5对PDP800 Profibus 主站控制模块，其中2对PDP800用于传统硬接线I/O控制，另外3对PDP800是用于现场总线通信控制（称为总线控制主站），用以控制现场总线设备（从站）。HPC800 CPU控制器和PDP800主站控制模块均布置在补给水系统电子间模件柜中。总线控制系统配置如下图所示：
HPC800控制器通过HN800（通信总线）连接到PDP800主站控制模块。
考虑到现场设备传输距离较远以及干扰等因素，总线通讯采用光传输方式；先将PDP800接出的总线电缆连接到光电转换器，转换成光纤信号，再通过光缆传输到现场通讯柜；光信号传输到现场通讯柜后，再将光信号转换为电信号，完成对现场从站信号分配的任务。补给水车间设置有3个现场总线通讯柜（柜中布置有光电转换器、RLM01模块、DP/PA耦合器、终端电阻等）；
2.3.2总线控制主站与DP从站、PA从站的物理连接
从站分为：冗余通信口DP从站、单通信口DP从站、PA从站。
冗余通信口DP从站：直接由现场通讯柜内两块光电转换器分别接出两根DP电缆去就地连接总线设备，构成冗余DP网段；如果其中一个回路故障或中断，不会影响控制系统正常监控。冗余通信口DP从站设备类型主要是调节型及开关型电动执行机构等重要控制设备。
单通信口DP从站：由现场通讯柜内两块光电转换器接出一根DP总线电缆连接到RLM01模块，然后接到相应的总线设备上，构成非冗余通信口DP网段。单通信口DP从站连接设备类型有：电磁阀岛、PH、电导率、酸碱浓度等DP协议的仪表设备。
PA从站：现场通讯柜内两块光电转换器接出的DP总线电缆连接到DP/PA耦合器，将DP规约转成PA规约，再通过PA总线电缆连接到PA接线盒；PA接线盒将单根PA信号拆分为多根PA信号，分别连接PA总线设备，构成PA网段；PA从站连接的设备主要有变送器、液位计及气动定位器等。
2.3.3网段内总线网段的物理连接
DP网段的从站设备采用总线型连接方式。每个DP网段在连接完DP从站设备后都要回到通信柜中连接终端电阻。
PA网段则在PA接线盒下挂总线设备为树型和分支型混合结构，PA接线盒间相互两两连接。
2.3.4 锅炉补给水系统控制系统硬件配置总表及网段划分
1）锅炉补给水控制系统总线设备配置表：
2） 锅炉补给水系统总线设备网段配置：
三、锅炉补给水总线控制实施过程中遇到的问题及处理办法
3.1现场总线设备要与DCS系统进行兼容性测试
签订DCS采购合同后， DCS资料中会说明其支持的现场总线仪表的版本和信息清单（该清单内设备是通过现场总线基金会互相操作性和一致性测试的产品）。理论上，电厂采购时只需按此此清单内容采购即可。但实际实施过程中发现，有的厂家设备虽然通过基金会的测试，但与电厂采用的DCS也存在不能相互操作的问题，存在不能组态的问题；有的厂家设备提供的DTM配置文件，在 ABB系统中不能识别，使总线设备状态管理无法实施。所以，现场总线设备兼容性测试是构建现场总线系统重要的环节，通过测试可提前发现和解决问题，避免给调试过程以及今后电厂的运行带来不易解决的问题。
3．2从站设备通信可靠性措施
1）总线设备网段分配设计要考虑故障分散原则
现场总线设备的组态及网段分配要充分考虑总线设备运行的可靠性，防止因故障导致多个关键设备同时失效，以分散风险，提高系统的可靠性。
冗余设置的现场仪表应接入不同网段；工艺上并列运行或冗余配置的设备，其相关驱动装置应连接在不同的网段上；以确保任何一条总线故障时，只产生工艺系统的局部故障，不会造成整个工艺系统停运。
2）要考虑现场总线通信接口及现场仪表维修的方便性。挂接在同一网段的设备故障维修，不应影响网段内其他设备的正常运行。
A.尽量采用配有冗余专用总线连接端子的设备。这类设备出现故障，需要拆除时只需拔去接线端子，不会影响到网段上其他设备。如：SIPOS电动执行机构；
B.单总线电缆网段上的设备检修拆除时要注意这个问题。在万州电厂调试过程中，因要检修单DP网段中某台仪表，在拆卸时，仪表DP总线端子断开，造成该网段其它所有仪表设备通讯中断，DCS操作员站上显示离线，该网段失控。所以在调试、检修过程中，要进行总线设备维护，一定要预先考虑预防措施；可以先把要拆除设备的通讯电缆进出端进行可靠短接，以确保网段信号不间断，然后再拆除设备。
3.3要考虑抗干扰措施，确保控制系统的可靠性
1. 规范敷设总线通讯电缆
PROFIBUS现场总线发生的通讯故障，80％都是简单的原因造成的，如：通讯电缆与动力电缆混在一起敷设，电缆接头的屏蔽层被破坏等；因此应严格按照PROFIBUS的规范进行电缆敷设施工。
2 有效接地
现场总线电缆和现场设备安装之后应该经过严格测试；电缆线间绝缘电阻、对地绝缘及总线信号的波形测试等应符合总线系统设计要求。总线通讯电缆屏蔽层也要严格按规范要求、总线系统要求正确接地。
四总结：
锅炉补给水车间现场总线技术的运用实践表明 ,现场总线的功能和性能完全满足工艺系统的要求；同时突破了DCS对现场信号“点对点”的单一传输模式，实现了现场设备和控制系统之间的双向数据传输，使得控制系统能获得更多的现场设备信息，为远程设备诊断、管理创造了极为有利的条件。可以相信，随着电厂数字化、智能化技术的发展，总线技术将获得更加广泛的运用。
参考文献：
1. 王丽丽李昱沈铁志 技术纵横.1003-0492(2016)02-0076-04)《国产现场总线控制系统在国内大型百万火电机组的首次成功应用》
2. 马晨工业技术2015年20期 《燃煤发电机组现场总线兼容性测试探讨》
论文作者:钱永智（1）,马吉（2）
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/19
标签：总线论文; 设备论文; 网段论文; 现场总线论文; 控制系统论文; 现场论文; 冗余论文; 《电力设备》2018年第23期论文;